10 月 15 日消息，中國科學技術大學（中國科大）10 月 13 日官宣，該校潘建偉、張強等與濟南量子技術研究院鄭名揚等，在紫外波段離子阱記憶體和通信光纖的高效量子互聯方面取得重要進展。

研究團隊成功實現 393nm 至 1550nm 的高效率、低雜訊量子頻率轉換（QFC，Quantum Frequency Conversion），刷新了該波段量子頻率轉換效率與雜訊水準的國際紀錄，為可擴展量子網路中囚禁離子節點的遠程互連提供了關鍵技術。

10 月 13 日，相關成果發表於國際知名物理學期刊《物理評論快報》。

囚禁離子體系具有相干時間長、操控保真度高等突出優勢，是構建規模化量子網路的重要體系之一。然而，諸多囚禁離子能級躍遷螢光波長位於紫外或藍紫光波段，難以實現遠距離光纖傳輸，解決方案是高效率、低雜訊量子頻率轉換。此前，該波段至通信波段的 QFC 普遍面臨效率低、雜訊高的問題，難以實際應用，致使該波段囚禁離子節點間糾纏分發距離被限制在米量級。

研究團隊從准相位匹配底層原理出發，一方面建立疇缺陷相位擾動致效率下降的定量理論模型，並通過定量分析驗證理論模型。另一方面，團隊揭示了短波長泵浦下 QFC 過程與泵浦光自發參量下轉換（SPDC）雜訊過程的反向調諧特性，據此提出短波泵浦 SPDC 雜訊抑制方法，實現對泵浦光雜訊的大幅抑制。

基於以上創新方法，團隊構建 393nm 至 1550nm 的高效率低雜訊 QFC 模組，端到端效率達 28.8%，泵浦光雜訊抑制至 35 個 / 秒。與此前研究工作相比，效率提升約 30 倍，雜訊降低逾兩個數量級，創造了該波段量子頻率轉換的新紀錄。

該 QFC 模組已在基於 40Ca+ 囚禁離子的遠距離量子糾纏中得到實際應用，信噪比可達 120:1，支撐了長壽命遠程離子-離子高保真度糾纏的實驗演示與器件無關量子密鑰分發，為可擴展量子中繼和廣域量子網路奠定了關鍵器件基礎。

中國科學技術大學博士生楊怡和濟南量子技術研究院汪斌副研究員是該論文的共同第一作者。該研究工作得到了國家科技重大專項、國家自然科學基金委以及山東省、濟南市和新基石基金會等有關專案的支持。

來源：中國IT之家